基于Web和硬件可重構(gòu)技術(shù)的遠(yuǎn)程抄表設(shè)計(jì)
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軟件設(shè)計(jì)
數(shù)據(jù)通訊協(xié)議
抄表系統(tǒng)中有兩個(gè)地方存在通訊協(xié)議的問題，其中一個(gè)在數(shù)據(jù)集中器與各個(gè)電表之間。目前，國內(nèi)各廠家生產(chǎn)的電表絕大部分具有國家頒布的“多功能電能表通信規(guī)約”所規(guī)定的抄表協(xié)議，因此只要數(shù)據(jù)集中器中的電表通信模另外一個(gè)必須考慮通訊協(xié)議的地方是數(shù)據(jù)集中器和電力抄表中心之間。目前，國家還沒有制定正式的標(biāo)準(zhǔn)，各個(gè)廠家采用的協(xié)議也各不相同。這造成了系統(tǒng)之間基本上不存在互操作性和互連性，從而阻礙了行業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。
本文提出了以標(biāo)準(zhǔn)公開的HTTP協(xié)議作為應(yīng)用層通訊的基礎(chǔ)，不但能解決系統(tǒng)之間的兼容性問題，而且還將因特網(wǎng)上廣泛使用的Web技術(shù)引入到遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)中，為其帶來了許多便利。例如，只要能連接到因特網(wǎng)，就可以完成抄表工作，擺脫了時(shí)間、地點(diǎn)的約束。另外，用戶抄表使用的終端程序是所有計(jì)算機(jī)平臺上都帶有的Web瀏覽器，這意味著用戶無需花費(fèi)一分錢額外投資，就可以得到一個(gè)圖形用戶界面。在HTTP的底層使用了TCP/IP協(xié)議來保證數(shù)據(jù)在因特網(wǎng)上的可靠傳輸。用戶對電表的操作命令以及相關(guān)參數(shù)將被作為HTML表單數(shù)據(jù)以HTTPPOST方法傳送給數(shù)據(jù)集中器上的嵌入式Web服務(wù)器，而操作的結(jié)果和數(shù)據(jù)則是以HTML表格的形式返回。
數(shù)據(jù)集中器的軟件設(shè)計(jì)
數(shù)據(jù)集中器在抄表系統(tǒng)中起著關(guān)鍵的作用，它一方面要通過因特網(wǎng)與抄表中心進(jìn)行通信，另一方面要采集來自各個(gè)電表的用電數(shù)據(jù)。為了降低開發(fā)難度，提高可維護(hù)性，系統(tǒng)使用C語言作為開發(fā)語言，并利用了GNU的開發(fā)工具，包括gcc 、gdb等。另外，將系統(tǒng)功能分解為五個(gè)相互協(xié)作的任務(wù)，采用uc/os-II作為實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)任務(wù)調(diào)度和任務(wù)間通信。這五個(gè)任務(wù)分別是：
(1)網(wǎng)絡(luò)通信接口：負(fù)責(zé)在因特網(wǎng)上收發(fā)數(shù)據(jù)。本文采用Altera公司提供的專門針對嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用的精簡TCP/IP協(xié)議棧作為底層通信協(xié)議。數(shù)據(jù)發(fā)送功能是通過調(diào)用TCP/IP傳輸層服務(wù)函數(shù)nr_ pLugs_send ()實(shí)現(xiàn)的，而數(shù)據(jù)接收功能則是由一個(gè)在創(chuàng)建通信套接字時(shí)被注冊的回調(diào)函數(shù)實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)傳輸層收到一個(gè)有效應(yīng)用層數(shù)據(jù)時(shí)，該函數(shù)被調(diào)用，應(yīng)用層數(shù)據(jù)的指針被當(dāng)作實(shí)參傳入，隨后回調(diào)函數(shù)把數(shù)據(jù)指針以消息的形式發(fā)送給HTTP引擎。本文引用地址：http://www.biyoush.com/article/192114.htm
(2)HTTP引擎：負(fù)責(zé)以HTTPPOST協(xié)議接收和發(fā)送數(shù)據(jù)，將所析取出的抄表命令和數(shù)據(jù)參數(shù)交給控制模塊；根據(jù)控制模塊傳回的數(shù)據(jù)和從虛擬文件系統(tǒng)中讀取的HTML文件模板，動(dòng)態(tài)構(gòu)造一個(gè)完整的HTML文件，發(fā)送給請求方。
(3)虛擬文件系統(tǒng)：負(fù)責(zé)在ROM或者外部Flash存儲器上實(shí)現(xiàn)一個(gè)小型的只讀文件系統(tǒng)，用以存放各種靜態(tài)Web頁面和動(dòng)態(tài)構(gòu)造Web頁面所需要的頁面模板。它靠維護(hù)一個(gè)文件索引表來實(shí)現(xiàn)文件的讀取，其結(jié)構(gòu)如圖3所示。
圖3 虛擬文件系統(tǒng)索引表
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